中国恩菲：以科技创新引领行业数字化发展

恩宣｜文

中国恩菲工程技术有限公司是伴随共和国有色金属工业而诞生的有色工程设计公司，70 年来，中国恩菲始终牢记“矿业报国、矿业强国”的初心使命，坚持“国家需要什么，就集中攻关什么、转化应用什么，以科技创新引领行业技术进步、产业升级和发展变革”。

新时代以来，在国家大力发展工业互联网、推进智能制造的浪潮下，中国恩菲工程技术有限公司（以下简称“中国恩菲”）作为有色行业数字化转型的引领者，依托几十年来丰富的有色行业工程实施经验和深厚的技术积淀，努力推动企业智能化升级、数字化转型，积极布局智能矿山、智能工厂等领域，探索传统工业领域转型升级的实践路径。围绕中国五矿打造“数字五矿”战略任务要求，中国恩菲更将科学研究工作上升到了前所未有的高度，加大技术研发力度，推进了新一代信息技术与有色行业工业控制技术的深度融合，推出“MIM+”数字一体化解决方案，打造“MIM+”工业互联网平台，更在矿山、冶金、新能源、环保等领域形成了诸多行业领先的数字化、智能化成果。

中色大冶弘盛铜业400kt/a铜智能工厂

提升行业数字化水平的“恩菲方案”——“MIM+”数字一体化解决方案

为加速行业的数字化转型进程，中国恩菲依托在矿冶领域深厚的技术积淀，2020年与国家超级计算天津中心联合成立的中国矿业信息化协同创新北京市工程研究中心推出了“MIM+”数字一体化解决方案，在采矿、选矿、冶炼、固废处置等领域，集成数据采集融合、大数据建模分析、人工智能及数字孪生等多种技术，集成开发一体化平台，包含平台化设计、数字化交付和智慧化运营三个主要部分，可为项目提供信息化、智能化的全面数字整体解决方案，推进传统行业数字化转型和智能化升级，从而提高生产质量和经济效益。目前,该解决方案成功打造了多项行业标杆工程，工程内容涵盖矿山、冶炼、能源环保等多个领域，涉及项目横跨中外。

在中非合作的标志性项目——中色非矿谦比希铜矿中，中国恩菲在谦比希主西矿体和东南矿体中高质量实施了“MIM+”数字一体化解决方案，使谦比希铜矿井下排水系统、井下排泥系统、生产管理系统、监控系统等数字化管理水平全面提升。公司还为这座世界级矿山建立了大数据服务和数字孪生等数据平台，大大提高了谦比希铜矿的数字化水平和生产运营效率。

在国内最大单体金矿——瑞海金矿中，中国恩菲通过实施“MIM+”数字一体化解决方案，在这座采深超过1500米的海底矿山中从源头建立了数字矿山模型，打通了设计、建设、运营期的数据流，建立各个生产和辅助系统的数字孪生体，定义了矿山最终数字化应用场景，有力解决了传统项目建设期系统和生产期系统“两张皮”的问题。

在国内铜冶炼行业首个智能工厂——中色大冶弘盛铜业400kt/a铜智能工厂中，中国恩菲基于“MIM+”数字一体化解决方案，实现了全厂生产经营全流程的数字化、集中化、智慧化管理，使企业生产效率大大提升，为铜冶炼行业智能工厂建设树立了标杆。项目涉及23个智慧应用模块、15套智能装备系统、10万个数采点，中国恩菲负责配料优化控制、双闪炼铜先进控制、阳极精炼优化控制等15个智慧应用模块的开发实施，以及私有云的供货安装调试，改变了传统的生产组织模式，实现了“片区-班组”的组织变革，在有色行业率先实现了大规模集控，为智能工厂的建成投产全方位地贡献了“恩菲智慧”。

孝感固废处置中心项目

青海某盐湖智能工厂总貌图

洛阳中硅高科智能工厂生产管理看板

离子稀土智能矿山

赣州智慧垃圾焚烧厂建设项目

在中国恩菲投资、建设、运营的首个智慧工厂示范项目——孝感固废处置中心项目中，公司依托“MIM+”数字一体化解决方案，针对固废处置面临的原料复杂、工艺稳定运行难度大、安全风险高等问题，建设集操控、管理及运营于一体的管控中心，改变了企业传统信息交互和生产组织管理模式，实现了信息的高效流通以及部门职能的精简融合。作为智慧工厂大脑，解决方案可实现生产操作管理、生产调度管理和技术安环管理的集中化、一体化。项目基于工业互联网打造全厂数据中台，为数据处理和智慧化应用提供了统一数据仓储、计算、可视化接口引擎，充分发挥数据价值。在此基础上还开发“工艺管家”“设备管家”“能源管家”“环保管家”“安全管家”等应用，为企业打造了“管家式”一体化智慧解决方案。

致力于成为有色行业最具价值的工业互联网平台——“MIM+”工业互联网平台

近年来，以物联网、云计算、大数据、人工智能为代表的新一代信息通信技术与传统产业融合发展，催生了互联网由消费领域向工业领域的快速延伸，工业经济由信息化向数字化和智能化的深度拓展，从而引发了工业互联网的诞生。

在“MIM+”数字一体化解决方案的整体框架之下，中国恩菲在工业互联网领域打造出了“MIM+”工业互联网平台。平台基于“1”+“1”+“N”整体架构解决方案：“1个中心”即建设覆盖全厂范围的大规模集控、无边界协同的智慧运营中心，“1个平台”即搭建工业互联网平台作为工厂生产管控、经营决策的数字化底座，“N个应用”即基于工业互联网平台开发的N个智慧应用和智能装备。

“MIM+”工业互联网平台具备自主可控能力，涵盖统一IT 资源管理、统一数据采集管理、统一数据应用管理、统一应用门户、统一标准规范（数据规范、数据应用规范、开发规范）、统一平台安全，具备专有工业知识、模型开发和应用等核心能力。平台基于设备互联互通释放工业大数据潜能，完美融合“MIM+”数字一体化解决方案，通过“数据+模型+应用”，优化企业传统的生产、经营和服务模式。针对工业全要素数据的采集、融合和共享，平台对下可与控制系统、智能装备和仪表等互联，同时提供数据存储、融合、建模和分析的能力，对上可支撑生产管理、经营管理、优化控制、运营决策等生产和公辅应用系统的数据服务，实现系统的集成及企业门户的统一。

“MIM+”工业互联网平台致力于成为有色行业最具价值的工业互联网平台，目前已在多个矿山、冶炼、垃圾发电、固废处置、多晶硅生产等项目中成功应用，大大优化了生产企业的质量、效率和效益，为有色行业的数字化转型升级进一步赋能，推动着行业的高质量发展。

千米深井下的无人驾驶项目——冬瓜山铜矿

“十大硬核科技”奖杯及奖状

数字中国“硬核科技”——矿山有轨运输无人驾驶系统

4月27日，在数字中国建设峰会最佳成果颁奖仪式上，中国恩菲代表中国五矿申报的矿山有轨运输无人驾驶技术荣获“十大硬核科技”奖。

“从亚洲到非洲，从巍巍高原到千米深井，一辆辆满载矿石的钢铁长龙，十余载引领行业的研发之路，中国恩菲无人驾驶系统与核心技术，正在让‘无人矿山’的梦想变成现实。数十个工程的成功应用、首个行业标准的编制发布、数十件的专利及软著，中国恩菲以数字化转型为驱动，为实现智慧矿山、安全矿山的创新发展不懈努力。”为矿山有轨运输无人驾驶技术颁发“十大硬核科技”奖的颁奖词，高度评价了技术的意义和价值。也正如颁奖词所说，在创新发展之路上，中国恩菲从未止步。

2010 年，基于地下矿恶劣的工作环境，以及建设“绿色矿山、智能矿山”的时代需求，中国工程院院士、中国恩菲原副总工程师于润沧提出地下矿电机车有轨运输无人驾驶系统研发课题，并带领团队在2012年成功研发出该系统。经过多年的实践与升级，中国恩菲目前已经形成了覆盖整个矿山运输作业面的矿山有轨运输无人驾驶技术，实现了矿山有轨运输全过程的无人化，从根本上解决了生产安全问题，促进了矿山的降本增效、提质增安。

近年来，我国实施的“深部找矿工程”成果卓著，已为国家发现价值万亿的矿产资源，深部开采也已成为矿山的主要发展趋势。深部开采意味着更加严苛的生产环境，深度超过1000 米的矿山工作面温度将超过30℃，最高可达43℃，如此高温、潮湿、高尘的地下环境，将严重影响作业人员的身体健康和工作效率。更为严峻的是，作业人员还将面临如溜井塌矿、水淹等人身安全威胁。

在这样的背景下，中国恩菲矿山有轨运输无人驾驶技术应运而生。该技术涵盖自动化、电力、通信、机械等多专业内容，并针对性地开发了适用于无人驾驶技术的移动无线通信系统，研发了列车首尾双电机车牵引的双机联动和负载平衡、自动装矿、电机车自动运行和自动卸载、道岔智能切换等控制技术，以及线路识别、列车防碰撞、自动防溜车、无人机械驻车等安全保障技术，同时实现了复杂大运力铁运智能调度、翻笼式自动卸矿技术、自动摘挂牵引机车等技术，构建了运输系统全数字化集群控制平台。

与传统运输中大量使用人工操作的生产模式不同，无人驾驶技术取消了全部的电机车操作工，而原来在井下的装矿工和调度员也可以转移到地表中控室工作，实现了全流程的无人化运输、自动化生产。因彻底取消现场工作人员，从本质上解决了矿山生产运输环节的安全问题。对于中等规模的矿山来说，应用矿山有轨运输无人驾驶技术后减人比例将超过60%，在解决矿山井下用工困难问题的同时，大幅减小了作业人员的工作强度。另外，传统生产模式中，随着矿井的不断加深，工作交接班愈加困难，一天有效工作时间很难超过18 个小时。而该技术投入后，交接班时间可忽略不计，大幅提升了工作的有效时长。

中国恩菲在矿山有轨运输无人驾驶技术的研发中知难而上，向难而行，以“敢为天下先”为技术精神，最早在国内千米深井下实现无人驾驶系统，执行了第一个走出国门的无人驾驶系统、国内海拔最高的双机牵引无人驾驶系统、国内运力最大的无人驾驶系统，形成了30 余项专利组成的专利集群，获得各类省部级以上科技类奖励6项，入选国家安监总局、应急管理部推荐名单两次。如今，中国恩菲正牵头实施国内首例金属非金属矿山有轨运输无人驾驶标准，推动着“智能矿山”技术的不断升级。

不管国内海外，无论深井高原，中国恩菲实施的无人驾驶系统均以良好的实用性和安全性广受用户好评。中国恩菲也将在技术研发上踔厉奋发，推动技术实现更大突破，将技术应用到更多项目，助力我国早日从矿业大国迈向矿业强国。

坐在办公室里采矿——矿山无轨铲装自动化遥控系统

矿山无轨铲装自动化遥控系统是提升矿山自动化作业水平的关键，中国恩菲无轨铲装自动化遥控技术通过应用高速网络，将矿山生产现场铲运机或挖掘机进行智能化升级改造，可实现集控室远程操控或现场无轨设备自主运行，达到出矿和铲装环节的少人和无人化，提高生产效率降低安全风险。系统包括自动化采矿无人铲运机系统和挖掘机远程遥控系统两项。

国内海拔最高的双机牵引无人驾驶项目——红牛铜矿

5G+大规模（1320万吨/年）复杂无人驾驶项目——德兴铜矿

铲运机遥控主界面

选矿厂智能感知与控制装备系统

选矿厂智能感知与控制装备系统操作界面

自动化采矿无人铲运机系统方面，为满足少人无人矿山建设需求，中国恩菲推出矿山无轨铲装自动化遥控系统，让多设备自主运行和高效协同调度控制成为可能。系统搭载多项技术及解决方案，通过应用操作平台主界面效果，让自动驾驶和虚拟仿真功能可实现动态展示，并实现扫描建图、模型自动生成、路径最优规划、自动无人干预的驾驶感知等功能；通过铲运机无人化自动化驾驶改造，可实现自主导航，自动避障，路径修正、自动加减速、安全区域报警、防碰撞等功能；通过建设井下高速无线网络，可实现井下网络无线连接至整个通信传输系统；通过应用井下高精度定位技术、铲运机自动倒矿技术，可使铲运机精确自动转弯入采场，准确完成将矿石自动倒入溜井的动作；通过应用铲运机路径学习功能，系统可以控制车辆按照存取的学习记录自主作业，完全复制记录的作业过程；通过应用铲运机路径规划算法，可实现在GIS地图上规划车辆行驶路径；此外，系统还应用铲运机自主驾驶技术，实现井下车辆实时位置的定位和无人驾驶功能，精确定位车辆在巷道中行进的位置，保证车辆在巷道能高速完全自主行走。

目前，中国恩菲无人铲运机技术已在多个矿山得到推广应用，可以有效提升矿山井下铲运机的自动化作业水平，减少井下作业人员数量，改善深部工作环境，从本质上提高安全性，带动产业科技进步，也能够帮助矿山企业在未来激烈的市场竞争中占据有利地位。

挖掘机远程遥控系统方面，中国恩菲挖掘机无人化遥控系统把挖掘机的融合感知、运动规划和控制系统数据实时回传到远程客户端,通过挖掘机远程操作台和按钮、手柄等，依托5G低延时远程操控，驱动露天矿采矿现场挖掘机自主完成挖装任务，进行24小时连续无人化作业，实现传统矿山向数字化、智能化方向演进。

挖掘机远程遥控系统基于无线网络通信技术、基站信号切换技术、视频处理技术和自动化控制等最新技术，将操作人员完全从危险区域隔离出来，使人员可以在更安全的地表，通过远程遥控平台操作平台、经过专业优化的高带宽低延时5G/WLAN 网络连接现场机车上的车载控制单元及安装在机车上的多路红外高清摄像头，观察实时的现场视频，可以控制设备像在现场操作一样工作，能节约人力资源，更有效地提高矿山安全生产系数。

铜冶炼厂智能渣缓冷场管控中心

为每块矿石贴上“标签”——选矿厂智能感知与控制装备系统

在选矿厂中，磨矿流程和浮选选别流程是选矿过程中的两项重要工艺，在未实施智能控制的情况下，主要靠操作员手动操控。磨矿过程中随着矿石性质发生变化，浮选选别过程中随着原矿品位、流量与浓度发生变化，需要实时调节各项参数，操作工作量大，且操作标准因工人的经验而不同，造成班与班之间的产品质量存在差距。针对以上问题，中国恩菲开发了选矿厂智能感知与控制装备系统，包括磨矿智能控制系统和浮选智能控制系统两项内容。

磨矿智能控制系统通过机器视觉进行矿石图像智能分析，识别矿石块度及属性；开发APC先进控制系统，为磨矿过程建立多变量非线性时滞系统控制模型，进行实时的最优化智能调节。系统可采集实时处理量、磨机频率、产品粒度与浓度等全过程数据，自动识别分析系统瓶颈，计算最优调节幅度，并动态调节过程参数，实现无人值守、保护设备、节能增效、产品品质的提高。经统计，应用磨矿智能控制系统可使处理量至少提高3%以上，可充分挖掘系统潜力；粒度、浓度的波动显著降低，合格率显著提高，能为浮选提供更佳原料；系统投运率高于99.7%，可实现磨矿系统的无人操作。

浮选智能控制系统应用机器视觉装置与APC先进控制系统，可代替操作工完成频繁的操作。系统搭载浮选泡沫图像分析，对大量泡沫进行识别与跟踪，计算其静态与动态特征参数，并且为每一槽的浮选泡沫特性建模，利用泡沫尺寸、稳定性、覆盖率等参数变化反映金属富集趋势的变化。系统结合原、精、尾品位实时数据，分析浮选流程状态，以稳定精矿品位、最大化浮选回收率为总体控制目标，兼顾流程中各环节的限制条件，识别系统瓶颈与存在的潜力，从工艺机理出发，基于不同参数之间的耦合关系与相互影响，选择最优操作变量，计算最佳操作幅度，实时调节粗选、扫选、精选各作业流程的充气量、液位、药剂添加量。浮选智能控制系统总体投用率90%，药剂调节功能投用率高于99.5%，远高于国内同类系统投用率。精矿品位波动显著降低，回收率提高0.5%以上，含砷率有效降低，同时减少锡金属流失，提高后续选锡回收率，减少了90%的浮选操作量，综合经济效益显著提高。

选矿厂智能感知与控制装备系统已通过国际竞标，高质量应用于云南锡业股份有限公司华联锌铟选矿、大屯锡矿选矿，大大提高了以上生产企业的智能化水平和企业效益。

让渣包自动“冷静”下来——铜冶炼厂智能渣缓冷场

渣缓冷是铜冶炼厂渣选矿前普遍选用的冷却工艺，随着节能环保要求的不断提高，缓冷场更多地选用门式起重机+轨道平车运输模式。传统缓冷场方案门式起重机和轨道平车都需要配备专职司机随车操作，以保证每包渣按要求、安全地摆放到指定地点进行冷却。此外，渣包在缓冷过程中，需要值班人员在现场或远程操作喷淋水阀门开闭。传统方案中，工作人员需要在露天工作现场长期停留，容易出现渣包放炮伤人事故；空冷和水冷时间靠经验进行判断，也存在主观偏差的问题。

为解决以上问题，中国恩菲依托在有色冶金领域的深厚积累，基于特种设备无人驾驶技术、数字孪生技术和温变建模技术，开发了智能缓冷场解决方案。智能渣缓冷场由智能起重机、智能渣包运输车、智能喷淋水系统、无人驾驶纯电动破碎机、无人驾驶纯电动装载机和智能集中控制系统组成。解决方案可代替人工的大部分操作，实现现场无人化运行，有效减少操作人员，大幅改善工作环境，降低劳动强度，工作人员由不分昼夜的户外工作转为在中控室值班监督；设备运行更加平稳，智能化运行后杜绝了大部分设备急停、吊具磕碰等现象，降低系统维护难度，从而有效实现渣缓冷场降本增效、提升本质安全的目标。

基于机器人巡检的智能监控平台在试验车间执行巡检任务

“四条腿”的智能安全卫士——基于机器人巡检的智能监控平台

有色金属冶炼过程中存在高温、高压、高粉尘、煤气等复杂环境和安全风险，反应容器、炉窑、塔器、管道、大型吊运和转运机械纵横交错，危险源众多，工人巡检安全系数低且难以覆盖所有场景。为解决巡检难题，中国恩菲自主开发了基于工业机器人巡检的智能监控平台，可实时监控金属冶炼生产过程中设备状况及环境信息，降低重大事故的发生率。

平台采用四足机器人作为移动机构，搭载红外、可见光、嗅觉和声音模块，可实现“眼观、鼻闻、耳听、手触”等功能，动态显示实时位置、监控数据、分析结果及预警信息等数据。平台采用图像处理和多维信息融合等分析方法对设备状态数据进行精准识别和判断，同时实现智能化管控。此外，平台在出现紧急事故时，系统可启动现场补光和对讲功能，引导现场相关人员快速疏散。

中国恩菲基于机器人巡检的智能监控平台建立了相对完备的理论体系，开发了一套基于激光雷达、IMU 及视觉辅助等多传感器融合的感知的SLAM建图和路径规划系统，研发了数字表、指针表、开关状态识别、视觉跟踪、多维信息融合泄露诊断和设备状态预判等算法，完成了采用边缘计算模块控制各传感器和机器人执行机构的软硬件产品开发。

ICC系统显示界面

目前，基于机器人巡检的智能监控平台已在中国恩菲偃师综合试验室和材料制备试验车间稳定运行。两个试验生产车间设备多样、地面环境复杂，智能监控平台每天在试验生产车间进行例行巡检任务，并针对预警区域进行定制任务巡检，通过巡检已多次报告了部分设备温度超标、气体浓度超标、釜体气体泄漏等预警信息，实现了对试验设备全方位、全天候的监控和无人值守，为试验车间的安全生产起到了重要作用。

会思考的控制系统——垃圾焚烧炉ICC 智能控制系统

中国恩菲针对垃圾焚烧行业数字化水平有待提升的问题，利用大数据＋人工智能技术成功开发了ICC（Intelligent Combustion Control)垃圾焚烧炉人工智能燃烧控制系统，包括“ICC垃圾焚烧炉智能控制系统”及“多组分、高精度火焰温度数字化动态分析系统”两项关键技术。系统已成功应用并取得良好效果，有效促进了固废处理行业的智能操作和智慧管控水平的提升，引领了环保能源行业数智化的发展方向。

ICC垃圾焚烧炉智能控制系统搭载工程技术前沿的大数据技术和机器学习技术，是结合垃圾焚烧“3T+E”控制原则开发的全新一代垃圾焚烧炉人工智能燃烧控制系统。系统将焚烧过程中“人工智能算法+海量运行数据+烦琐人工控制指令逻辑”有机结合，通过数据挖掘、算法优化，建立起核心控制算法库，形成了具有人工智能的燃烧控制系统，使人工智能技术在焚烧炉控制中的功能由辅助提升到了主导。该系统克服了传统ACC系统的缺陷，更加适合含水量、有机物量高的垃圾特性。

系统可实现给料炉排控制、一次风机控制、炉膛主控温度控制、干燥炉排控制、二次风机控制、余热锅炉出口氧气控制、燃烧炉排控制、燃烧空气温度控制、炉渣燃烬率控制、燃烬炉排控制、一次风各段风量控制、余热锅炉蒸发量控制等多项功能，具有智能化控制、系统投用便捷、无缝对接现有系统、主要控制指标波动小、系统投用率高等显著优势。

多组分、高精度火焰温度数字化动态分析系统是基于焚烧火焰图像摄取、机器视觉识别和人工智能的集成系统，通过将炉内火焰图形“数字化转变”为实时温度场数据，实现炉内燃烧情况的定量分析，从而为燃烧控制提供决策依据；通过图像识别，对垃圾偏烧、缺料、火线后移、烟雾异常等燃烧状态进行快速诊断。该技术和配套装备不仅能有效应用于垃圾焚烧炉，也适于推广至相关行业的工业炉窑装备，用于智能测温及相关复杂工业场景的智能识别与分析。

系统可实现锅炉火焰图像测温、锅炉火焰工况识别、垃圾焚烧炉垃圾过厚识别、垃圾焚烧炉燃烬段火焰过大识别、垃圾焚烧炉燃烧段火焰面积过小识别等多项功能，具有非接触测温、二维温度场展示、智能识别火焰、在线实时监测、摄像头高温保护等显著优势。

2020年，ICC智能燃烧控制系统成功应用于中国恩菲投资建设运营的赣州市垃圾焚烧发电厂，在国内首次实现了焚烧炉全自动智能操作，运行指标完全满足环保达标、安全稳定的生产要求，实现了节能增效目标。

当前，襄阳恩菲采用的公司自主开发的第二代ICC垃圾焚烧炉人工智能燃烧控制系统已成功上线投用。该系统在上一代产品的基础上，升级了深度自学习算法，并融合了动态图像识别技术，克服了传统ACC 系统逻辑控制复杂、投用难度大等缺点，全面替代人工繁重的操作过程，实现对垃圾焚烧核心装备的智能控制。在运行指标完全满足环保达标、安全稳定的生产要求前提下，提升了经济及环境效益。经现场使用对比，ICC智能控制系统投入应用后，主要控制参数的标准差均明显低于人工控制，系统的24h投用率更达到97.2%。

站在数字经济和实体经济深度融合的历史交汇点，中国恩菲牢牢把握着数字化赋予行业的机遇。在新征程上，中国恩菲更将聚焦绿色、智能、可持续发展领域，以建设高端智力服务体系为基础，以服务全产业链业务为支撑，以锻造卓越创新技术为驱动，进一步引领有色矿冶行业实现新发展。为行业的高质量发展树立起数字标杆，为促进国际产能合作打下扎实的数字基础，为保障国家资源能源安全注入澎湃的数字动能！